ปฏิกิริยาเคมีกับการถ่ายโอนอิเล็กตรอน

         ปฏิกิริยารีดอกซ์ หรือปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน (Oxidation-Reduction Reaction) จะเกิดสองปฏิกิริยาย่อยควบคู่กันไปเสมอ นั่นคือ ปฏิกิริยาออกซิเดชัน (Oxidation Reaction) และ ปฏิกิริยารีดักชัน (Reduction Reaction) ปฏิกิริยารีดอกซ์ส่วนมากจะเกิดขึ้นเองตามธรรมชาติ เช่น การนำโลหะสังกะสี (Zn) จุ่มลงไปในสารละลายของทองแดง (Cu 2+ ) ดังรูป

คลิกที่ภาพเพื่อดูภาพขนาดใหญ่

ปฏิกิริยาที่เกิดขึ้นเป็นไปตามสมการ

Zn_(s) + Cu²⁺ _(aq) →  Zn²⁺ _(aq) + Cu_(s)

อิเล็กตรอนจะถูกถ่ายโอนจาก Zn ไปยัง Cu²⁺ ในสารละลายได้โดยตรง สิ่งที่จะสังเกตเห็นได้ชัดเจนก็คือ แผ่นสังกะสีจะกร่อน มีตะกอนของทองแดงเกิดขึ้นบนแผ่นสังกะสี และเมื่อตั้งทิ้งไว้สารละลายสีฟ้าของ Cu²⁺ จะค่อยๆ เปลี่ยนเป็นไม่มีสี โดยเกิดปฏิกิริยาย่อย หรือที่เรียกว่าครึ่งปฏิกิริยา (half-reaction) คือ

ปฏิกิริยาออกซิเดชัน เป็นปฏิกิริยาที่มีการให้อิเล็กตรอน โดย Zn ให้อิเล็กตรอนแล้วกลายเป็น Zn 2+

Zn_(s) → Zn²⁺_(aq) + 2e -         _______(1)

ถ้าพิจารณา เลขออกซิเดชัน ของ Zn เมื่อให้อิเล็กตรอนแล้วมี เลขออกซิเดชันเพิ่มขึ้นจาก 0 เป็น +2 ปฏิกิริยาออกซิเดชันจึงเป็นปฏิกิริยาที่มีการเพิ่มขึ้นของเลขออกซิเดชัน และอาจกล่าวว่า สารที่สูญเสียอิเล็กตรอนและเลขออกซิเดชันเพิ่มขึ้น (Zn) นี้ถูกออกซิไดซ์

Cu²⁺ _(aq) + 2e - →  Cu_(s)   _______(2)

Cu 2+ เมื่อรับอิเล็กตรอนแล้วมี เลขออกซิเดชันลดลงจาก +2 เป็น 0 ปฏิกิริยารีดักชันจึงเป็นปฏิกิริยาที่มีการลดลงของเลขออกซิเดชัน และอาจกล่าวว่า สารที่รับอิเล็กตรอนและมีเลขออกซิเดชันลดลง (Cu 2+ ) นี้ถูกรีดิวซ์

เมื่อรวมปฏิกิริยา (1) และ (2) จะได้ปฏิกิริยาดังสมการ

Zn_(s) + Cu²⁺ _(aq)→ Zn²⁺_(aq) +Cu_(s)   __________ (3)

ปฏิกิริยา (3) เรียกว่า ปฏิกิริยาออกซิเดชัน-รีดักชัน หรือหรือเรียกสั้นๆ ว่า ปฏิกิริยารีดอกซ์ โดย Zn รีดิวซ์ Cu²⁺ ให้เป็น Cu และCu²⁺ ออกซิไดซ์ Zn ให้กลายเป็น Zn²⁺ หรืออาจกล่าวว่าCu²⁺ ถูกรีดิวซ์โดย Zn และ Zn ถูกออกซิไดซ์โดย Cu²⁺  Zn จึงเป็น ตัวรีดิวซ์ (reducing agent) และ Cu²⁺ เป็น ตัวออกซิไดซ์ (oxidizing agent)

ตัวอย่างปฏิกิริยารีดอกซ์เพิ่มเติม

1. จงพิจารณาปฏิกิริยาต่อไปนี้ แล้วระบุว่าปฏิกิริยาใดเป็นปฏิกิริยารีดอกซ์ และปฏิกิริยาใดไม่เป็นปฏิกิริยารีดอกซ์
 1.1)  2CH₃COOH(aq) + CaCO₃(s) →(CH₃COO)₂Ca(aq) + CO₂(g) + H₂O(l) 

2). 1.2 Cl₂(g) + 2OH^-(aq) → ClO^-(aq) + Cl^-(aq) + H₂O(l)

คำตอบ

2. จงระบุตัวออกซิไดซ์และตัวรีดิวซ์ของปฏิกิริยาต่อไปนี้

2.1 4NH₃ + 5O₂ →4NO + 6H₂O
2.2 CrCl₃ + Na₂O₂ + NaOH →Na₂CrO₄ + NaCl + H₂O

คำตอบ